FPSO(Floating Production，Storage and Offset)浮式生产储卸油轮[1，2]，是一种长期在海面上作业的系泊结构物。目前，我国南海在役的FPSO均采用内转塔型单点系泊系统，这种系泊系统具有风标效应[3，4]。内转塔式单点系泊FPSO具有适应水深范围较大、抵抗海洋环境能力较强、经济性相对良好的优点[5]。FPSO在其生命周期内，受到复杂风浪流载荷的作用，系泊线所产生的张力具有不确定性。另一方面，随着工作年限的增加，系泊线受到腐蚀与磨损的作用，其承载力呈现逐年下降的趋势。

传统的系泊系统设计工作中，通常采用基于规范的设计方法，即求得一个确定性的最大张力作为系泊线选型的依据，对于各种不确定性，通过选取一定的安全系数[6]来保证系泊系统的安全性。随着近年来人们风险管理意识的提高，基于规范的设计方法已不能满足现今风险管理工作的要求[7]，因此，基于风险的船舶与海洋结构设计方法[8-9]，对于FPSO单点系泊系统的设计与风险评估工作具有重要意义。

1 基于规范的系泊系统分析方法

1.1 控制方程

对于固定式系泊的浮式海洋结构物设计，一般采用基于规范的方法。根据DNV-OS-E301规范[10]，系泊系统的极限状态可由下面的控制方程表示，

（二）群策群力，解决困难。在志愿活动中设岗定职既可以使队员们分工明确，不相互推诿责任，从而保障活动有序地开展，也可以全面调动每个队员参与的主动性和积极性。有时设计好的活动方案在具体的实践操作中并不会很顺利，这就需要队员在实践中及时发现问题，然后发挥大家的集体智慧迅速解决问题。作为辅导员千万不要急着帮他们解决所有的问题，应该学会大胆地放手，放手让队员们群策群力，自主去解决。队员们抓住这些“做中学”的好机会，不断培养与人友好沟通协调的能力，提高团结协作和自主解决问题的能力，在实践中获得真正的成长。

 

式中:Cap代表结构的设计承载力，Load代表设计载荷。

对于锚链、钢缆形式的系泊线，设计承载力的数据由制造商以破断张力的形式提供。

由于海洋环境的不确定性，系泊线所受到的张力的数值计算往往难以反映真实情况。因此，按照DNV规范[10]要求，对于耦合分析模型，时域模拟的时长不应小于三小时。此外，应选取一定的安全系数来弥补上述不确定性带来的风险。

设计载荷表示为特征载荷MPM与安全系数S的乘积，即

 

综合式(1)、式(2)，控制方程可写成

 

式中:t代表时间，单位是年；μ和σ分别为不同工作时间下腐蚀深度的均值和标准差(mm)。绘制不同工作时间下腐蚀深度的概率密度曲线，如图5所示。

1.2 耦合模型建立及时域求解

南海某FPSO的作业水深为105 m，其船型参数如下。

 

表1 FPSO船型参数Tab.1 Ship parameters of FPSO

  

参数　量值　参数　量值总长/m　260　型宽/m　46垂线间长/m　250　设计吃水/m　9型深/m　24.6　满载排水量/t　176 000

其系泊系统包含9根系泊缆，每3根一组，对称布置。FPSO及系泊系统的布置形式，如图1所示。

● 遥信：实时回传或轮巡路灯设备的故障和自诊断信息，便于管理部门及时处理，偏离预定阈值及时报送告警信息。

  

图1 FPSO及其系泊系统布置形式Fig.1 FPSO and mooring system layout

系泊线通常为复合式，由若干个锚链和钢缆的分段组成。系泊线分段组成如表2所示。

 

表2 系泊线分段组成Tab.2 Mooring line sections

  

截面名称　长度/m　材料　名义直径/mm干重/(kg˙m－1)湿重/(kN˙m－1)　破断张力/kN　轴向刚度/kN LCS　50　锚链　132　352　3.00　15 360　1 382 000 LWS　500　钢缆　132　82.5　0.68　15 360　1 540 000 UCS　250　锚链　132　1 060　9.00　15 360　1 382 000 UWS　210　钢缆　132　82.5　0.68　15 360　1 540 000

按照图1(b)的坐标系，将风浪流从X轴正向入射定义为0°。计算海况的环境载荷如表3所示。

Multi-Objective Optimization of Capacity of Hybrid Energy Storage Device for Ship Electric Propulsion System

 

表3 环境载荷Tab.3 Environment loads

  

参数　量值　参数　量值有义波高/m　13.0　平均流速/(m˙s－1)　1.78谱峰周期/s　15.0　浪向/(°)　40谱峰系数　3.3　风向/(°)　60平均风速/(m˙s－1)　43　流向/(°)　40

采用耦合时域分析方法[11-12]，在SESAM中建立FPSO及其系泊系统的模型。SESAM是DNV开发的一款水动力分析软件，主要包括GeniE，HydroD，DeepC等模块。主要功能包括:风、流力、一阶及二阶波浪力计算、浮体－系泊系统全耦合动力分析，可以考虑系泊线的动态效应。

由于单元个数、网格密度、网格精度等因素显著影响计算速度。通过对比发现，精度高、整齐的网格能够加快计算速度并提高计算精度。最终确定的划分网格策略如下:平行中体处型线变化较小处单元长度为3 m；首尾型线变化较大处取单元长度为2 m；为控制网格的整齐度，在各站线建立Feature Edge，并将其划分为20个单元。

划分完成的FPSO船体湿表面网格共包含节点2 154个，单元2 043个，模型网格整齐，如图2所示。

  

图2 水动力计算模型Fig.2 Hydrodynamic calculating model

耦合时域分析采用的FPSO运动控制方程如下所示:

观察组患者的护理总有效率为96.43%,对照组患者的护理总有效率为83.93%,P<0.05,差异具有统计学意义。具体如表1所示。

当前，我国高校学风总体状况良好，多数学生都有明确的学习目标、端正的学习态度。但长期以来，受社会、家庭、高校和学生自身等因素的影响，一些学风问题还没有得到根本解决。实际上，高校学风建设从来都是一项常抓不懈的系统工程。不同时代，针对不同特征的学生群体，高校学风建设应该构建不同的模式。因为优良学风对个人、高校乃至社会的长远发展都是必不可少的，加强高校学风建设既是确保人才质量、参与国内外办学竞争的需要，也是学生实现顺利就业、参与人才竞争，实现自身价值的内在需求。

 

式中:mji为质量矩阵元素；Aji(∞)为频率趋向于无穷大时，附加质量矩阵元素；rji(t)为迟滞函数矩阵元素；Dji为线性阻尼矩阵元素；cji为回复刚度矩阵元素；Fwaj(1)(t)为一阶波浪载荷；Fwaj(2)(t)为二阶波浪载荷；Fwij(t)为风载荷；Fcuj(t)为流载荷；Fmooringj(t)为系泊系统载荷。

[5] 刘晓健.FPSO单点系泊系统运动响应分析[D].镇江:江苏科技大学，2013.(LIU Xiaojian.Motion response analysis of FPSO single point mooring system[D].Zhenjiang:Jiangsu University of Science and Technology，2013.(in Chinese))

1.3 结果分析

提取系泊线张力的极大值，得到共588个数据，统计结果如图4所示。

  

图3 系泊线张力时间历程Fig.3 Time history of mooring line tension

  

图4 张力极值直方图Fig.4 Histogram of maximum tensions

对于系泊线张力极值，可以利用极值I型分布(耿贝尔分布)进行拟合[13]，耿贝尔分布的概率密度函数如下:

 

式中:α、β分别为位置参数和尺度参数，根据最小二乘法拟合结果，有α＝5 467，β＝1 283。

根据DNV规范[10]，选取43%超越概率对应的张力值即MPM＝6 206 kN作为特征载荷。

系泊线采用名义直径为132 mm的钢缆，破断张力为15 360 kN。

因此，可知系泊系统的安全系数为2.48，对于动态分析方法，满足安全系数不应小于1.67的规范要求。

2 系泊线承载力概率分析

2.1 承载力不确定性的来源

在系泊系统的设计中，系泊线的承载力以破断张力的形式来表示。破断张力是一个随机变量，其不确定性的来源主要在于以下两个方面。

加大力度对水质进行管理，通过换水、加水、机械增加氧等措施，能保证水质，也能在很大程度上满足具体的工作需求。营养调控，保证养殖中的鱼类自身免疫能力得以提升。对苗种、食场等进行消毒，达到药物的定期预防。也要将池鱼尽早放入，保证其生长期更合理，促使其抗病能力的提升。加强清洁管理工作和巡查工作，当发现问题的时候及时解决。加强有效的防汛、防旱工作等。

第一，系泊线在制造过程中会存在一定的误差，造成初始破断张力的不确定性。但是，由于生产的标准化，制造误差对破断张力的影响一般较小。因此，本文对这部分不确定性因素不做考虑。

第二，系泊线工作过程中由于腐蚀、磨损、断丝等因素造成的强度缩减带来的不确定性。对于这部分因素，由于其发生机理复杂[14]，国内外研究较少，很难精确地对其进行描述。本文将主要考虑这部分不确定性因素的影响。

2.2 系泊线的强度缩减

系泊缆在工作过程中，由于海水的腐蚀[15]，钢缆内部的磨损与断丝等因素，会造成强度的缩减[16-17]。根据API规范[18]，钢缆轴向强度的缩减可以等效为横截面积的缩减。钢缆轴向强度可以按照下式计算。

 

式中:F为系泊缆的破断张力，D为系泊缆缩减后的等效直径，Rr、K为常数。从上式可以看出，缩减后的破断张力正比于等效直径的平方，即正比于缩减后的等效横截面积。

计随机变量d为直径的缩减量(也称腐蚀深度)，则缩减后的等效直径D＝D0－d，式中:D0为初始时刻的直径。根据DNV规范[10]，在考虑海水腐蚀的情况下，直径缩减量d服从对数正态分布，其均值和标准差为:

 

式中:Cap为系泊线的破断张力，MPM为三小时时域模拟中系泊线最大张力的43%超越概率对应的张力值，两者的比值要大于一个安全系数。DNV规范[10]规定，对于准静态分析方法，安全系数的取值不应小于2.5，对于动态分析方法，安全系数取值不应小于1.67。

  

图5 腐蚀深度概率密度曲线Fig.5 Probability density of corrosion depth

按照之前的假设，破断张力与系泊线直径的平方成正比，那么，破断张力可以表示为:

四是未知性。 电台播出过程中音乐的播放完全取决于主持人，听众只能被动地接收特定的音乐信息。 传播过程中充满的随机性和未知性，给大多数听众带来了发现新音乐的新鲜感和刺激感，成为音乐电台吸引用户的另一理由。 这是现代流媒体音乐所不具有的功能，大多数使用流媒体平台的用户音乐主要来源是流行榜单和他人推荐。 Locke认为，对于都市生活工作节奏快的成年人来说，发现新音乐是一件极为浪费时间的事情，因此大多数成年人放弃寻找新的音乐而依旧选择听自己年代流行的歌曲。[5]

 

式中:Tmax(t)、d( t)分别为t时刻的破断张力和腐蚀深度，T0，D0分别为初始时刻的破断张力和系泊线直径。因此，某一时刻t下的破断张力T可以看做腐蚀深度d的函数，即T＝G(d)。在t时刻下，将腐蚀深度的概率密度函数用fd(x)表示，则根据概率学知识[19，20]，T的概率分布函数表示为:

 

式中:FT(y)为T的概率分布函数，集合，根据式(3)可知，

 

通过式(4)、式(5)求得FT(y)，进而可以求导得到T的概率密度函数:

 

3 基于风险的系泊系统设计

3.1 系泊线可靠性分析

根据可靠性基本知识[11]，系泊线的安全裕度方程[21]可表示为:

取不同的烟草样品用本方法和GB/T 31758-2015 [9]报道的方法进行测定，比较2种方法的测定结果。

 

可以看出，接受概率选取的标准不同，对应的可靠服役时间有显著差别。从系泊系统可靠服役时间可以看出，基于对风险的不同级别的容忍程度，所采取的风险预防措施是不同的。当容忍程度更加严格时，更换系泊线的时间间隔需要更短。

按照前面的推导，绘制出共同坐标系下系泊线张力及破断张力概率密度曲线如图6所示。

通过卷积[22]，求得10年内系泊系统失效概率变化如图7所示。

  

图6 系泊线张力及破断张力概率密度曲线Fig.6 Probability density of mooring line tension and breaking force

  

图7 10年内系泊系统失效概率变化Fig.7 Mooring system failure probability within 10 years

可以看出，随着服役年限的增加，系泊系统失效概率呈现加速上升的趋势。这表明，系泊缆的腐蚀和磨蚀对于系泊缆的抗拉强度和寿命具有重要影响。目前，对于系泊缆寿命的评估[23]，一般不考虑系泊缆腐蚀和磨损的影响，寿命分析的结果是不符合实际的。

3.2 风险接受准则

本文提出的基于风险的设计方法，同传统的基于规范的设计方法相比，具有优势。随着近年来风险管理意识的不断增强，该方法可以适用于未来的海洋工程结构设计工作。

不同行业采取的风险接受准则通常不同，甚至同一行业，事件后果的严重程度不用，也要采取不同的接受准则。例如，对于石油化工行业[25]，根据后果的严重程度，可接受的风险发生概率取值一般为10－6至10－3不等。风险接受准则选取不同的概率值，本质上是对风险的容忍程度不同。对于本例，选取不同的风险接受准则，对应系泊系统的可靠服役年限，以及相应服役年限下，按照平均腐蚀深度为0.2 mm/a计算出系泊线的安全系数，如图8所示。

式中:Z为安全裕度，R为结构承载能力，即系泊线的破断张力，S为载荷效应，即风浪流作用下系泊线的张力。

但是，从对应安全系数的角度来看，采取不同的风险容忍级别，所对应的安全系数变化很小。这表明，安全系数在风险管理中，作为风险评价指标，其灵敏性是很迟钝的。

即使对于容忍度为10－3的风险事件，从发生概率来讲，也是微乎其微的，属于小概率事件。从安全系数角度来看，结构甚至看起来仍然具有相当的可靠度。但是，如果事件的后果非常恶劣，从风险管理角度，必须采取严格的接受标准，以控制风险等级。

因此，可以看出基于风险的设计方法，同基于规范的设计方法相比，具有相当的优势。

3.3 缩减速率

DNV规范提出的直径缩减速率，只考虑了腐蚀的影响。但是，在实际工作中，系泊线受到腐蚀、磨损、断丝等因素的综合作用。因此，有理由认为，系泊线的直径缩减速率有可能更快。由于缩减速率是影响系泊系统风险的关键因素，图9给出对这一变量的敏感性分析。

  

图8 不同接受准则下的可靠服役时间Fig.8 Reliable service time versus risk acceptance criteria

  

图9 不同直径缩减速率下的失效概率曲线Fig.9 Curve of failure probability versus diameter reduction rates

  

图10 不同直径缩减速率下的可靠服役年限Fig.10 Reliable service time versus diameter reduction rates

从图9可以看出，随着缩减速率的增加，失效概率增长的速度呈现大幅上升的趋势，而系泊线失效概率达到风险接受准则规定的目标值的时间则呈现缩短的趋势。按照风险发生概率为10－3的接受准则，不同直径缩减速率下的可靠服役年限如图10所示。

4 结 语

通过对系泊缆承载力的概率化分析，推导出系泊缆失效概率随时间变化的曲线。通过对风险接受准则，直径缩减速率等影响因素的对比分析，得出以下结论。

1)随着服役年限的增加，系泊系统的失效概率呈现加速上升的趋势。

2)不同的风险接受准则下，系泊系统可靠工作的年限不同，而从安全系数的角度很难反映出这一差异，证明了基于风险的设计方法的优势。

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除了以上几点，教师还需要让学生养成一些自主学习的良好习惯，比如经常进行总结和归纳.随着年龄的增长学生每年学习到的知识也不断增长，而学生在已经学习到的知识的基础之上更进一步需要学习的知识更是呈指数增长，在这样的情况下不进行系统性地总结就会慢慢迷失在知识的海洋中.

对于风险分析评估的结果，人们往往认为风险越小越好。实际上这是错误的，因为减小风险需要付出代价。正确的做法是根据不同的事件，选取合适的风险接受准则[24]。风险接受准则的意义在于将风险限定在一个合理的、可接受的水平上。

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根据时域计算结果，系泊线张力的时间历程曲线如图3所示。

这次事件，让我明白了很多。班主任作为班级管理的第一责任人，要敢于承认自己的错误，和学生站在一条线上，用自己真诚的行为打动学生。这种榜样的力量会有更强的感染力，无形中会让学生对你敞开心扉，把班级当成自己的家，从而有利于班级的管理和良好班风的形成。

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全景敞视主义是福柯在《规训与惩罚》一书中新创的理论术语，它是指一种能够在社会形成普遍化监视的方案，使得权力关系在整个社会无孔不入。《1984》是英国作家乔治·奥威尔于1949年出版的小说，小说中的大洋国就像是一个全景敞视社会，其各个角落都在接受监视，都可以看到权力在发生作用。

青海省地处高原，地形环境闭塞，缺乏完善的运输网络和发达的信息网络。在这样的条件下，青海难以较好地融入“一带一路”战略中，存在被边缘化的可能，成为“一带一路”战略的间接参与区，而不是直接构成区。

3)直径缩减速率是影响系泊线失效概率变化速度的关键因素。然而，这一参数应如何选取，需要通过进一步的试验研究来确定。

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极地科考是一项长期而艰巨的任务，而完善和专业的医疗保障是顺利开展并完成科学考察的必要条件。随着经济的发展和科技的进步，为极地科学考察队员提供高质量和更加专业化的医疗保障成为可能。今后还要逐步健全极地医疗保障体系，从队员的选拔、医师的培训、医疗设施和设备的完善、极地医学的深入研究方面加以完善，同时加强国际间的合作，逐步完善我国的极地医学保障制度。

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